Khóa công khai và khóa riêng là gì? 2 loại khóa này khác nhau như thế nào?

Khóa công khai và khóa riêng tư (public key và private key) là một thành phần không thể thiếu của thế giới tiền kỹ thuật số, được xây dựng trên nền tảng blockchain. Ngoài ra, 2 loại khóa trên cũng là một phần của lĩnh vực mật mã lớn hơn được gọi là “Mật mã khóa công khai” (Public Key Cryptography, PKC) hoặc “Mã hóa bất đối xứng” (Asymmetric Encryption).

Khóa công khai và khóa riêng tư là gì?

Khóa công khai (public key) và khóa riêng tư (private key) về cơ bản được sử dụng để giải mã các thông điệp được mã hóa của một thuật toán toán học phức tạp trong phương pháp mã hóa. Mặc dù nhìn chung khóa công khai được phân phối rộng rãi, nhưng khóa riêng tư lại được sử dụng phổ biến trong thế giới tiền kỹ thuật số nhằm mục đích bảo mật mật khẩu để bảo vệ tài sản kỹ thuật số của bạn.

Thông thường, các khóa riêng tư này khác nhau tùy thuộc vào các loại tiền kỹ thuật số khác nhau, mặc dù hầu hết chúng đều sử dụng mã hóa 256-bit, bao gồm BTC, ETH, LTC,…

Ví dụ:  Khóa cá nhân của Bitcoin được định dạng với các giá trị: 

0x01 và 0xFFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFE BAAE DCE6 AF48 A03B BFD2 5E8C D036 4140, đại diện cho gần như toàn bộ dải giá trị 2256-1.

Trái lại khóa công khai  như sau:

3048 0241 00C9 18FA CF8D EB2D EFD5 FD37 89B9 E069 EA97 FC20 5E35 F577 EE31 C4FB C6E4 4811 7D86 BC8F BAFA 362F 922B F01B 2F40 C744 2654 C0DD 2881 D673 CA2B 4003 C266 E2CD CB02 0301 0001 CB02 0301 0001 CB02

Khóa là một chuỗi các ký hiệu ngẫu nhiên có sẵn cho bất kỳ ai (khóa công khai) hoặc chỉ được biết bởi chủ sở hữu của nó (khóa cá nhân). Khóa công khai được sử dụng để mã hóa, nhưng nó chỉ là khóa riêng tư có thể giúp người ta giải mã thông tin. Điều đó nói rằng, bạn có thể tìm ra khóa công khai nếu bạn biết khóa riêng, nhưng sẽ rất khó để tìm ra khóa riêng khi có khóa công khai.

Ví điện tử là ví dụ tuyệt vời về việc sử dụng khóa công khai và khóa riêng tư. Khi xem xét ví, khóa công khai là địa chỉ của người dùng và nó cung cấp cho những người tham gia mạng khác một điểm truy cập để gửi mã thông báo đến ví này. Nhưng nếu người dùng muốn gửi tiền điện tử từ người này sang người khác, họ sẽ cần khóa riêng của mình để xác nhận giao dịch. 

Khóa công khai và khóa riêng tư là gì?

Các phương pháp mật mã được sử dụng trong tiền kỹ thuật số

Khi nói đến mật mã trong tiền kỹ thuật số, một số phương pháp mật mã có thể kể đến, bao gồm:

• Băm (Hashing): Hashing được thiết kế để mã hóa địa chỉ người dùng nhằm mã hóa các giao dịch giữa các tài khoản. Để đảm bảo mã hóa được bảo mật, các chữ cái và số ngẫu nhiên được thêm vào giá trị được lưu trữ. Điều đó chủ yếu là để giảm thiểu rủi ro của việc giải mã dễ dàng.

>> Xem thêm: Hashing (hàm băm) là gì – Tìm hiểu về cách thức hoạt động của hàm băm

• Mã hóa đối xứng: Đây là một trong những mã hóa phổ biến nhất, dễ nhất nhưng hiệu quả. Các thông điệp được mã hóa bằng một  khóa duy nhất, trong đó khóa có thể giống hoặc khác nhau giữa các bên. Sau đó, nó được truyền đến người nhận và được giải mã khi nó được nhận và xác minh.
• Mã hóa không đối xứng: Không giống như mã hóa đối xứng, mã hóa và giải mã thông điệp thường liên quan đến hai khóa đó là khóa riêng tư và khóa công khai. Khóa công khai được sử dụng để xác minh giao dịch sau khi giao dịch được yêu cầu. Trong khi khóa riêng tư là để giải mã tin nhắn hoặc giao dịch. Khái niệm này là để duy trì tính xác thực của giao dịch và giảm thiểu khả năng mất an ninh. Điều đó cũng có nghĩa là, nếu các khóa riêng bị thất lạc thì sẽ không có cách nào để tìm thấy chúng. Tương tự, nếu khóa cá nhân bị lộ, bất kỳ giao dịch nào cũng có thể được cấp và không thể truy xuất được vì nó đã được ủy quyền.

Khóa riêng tư và khóa công khai hoạt động như thế nào?

Mật mã khóa công khai có hai trường hợp sử dụng chính đó là nhận dạng và bảo mật. Nói một cách đơn giản, nó có thể được mô tả theo cách sau: 

• Người gửi nhận được khóa công khai của người nhận địa chỉ.
• Người gửi sử dụng khóa này để mã hóa thông tin.
• Người gửi gửi thông tin được mã hóa đến người nhận.
• Người nhận sử dụng khóa riêng của mình để giải mã dữ liệu. 

Giả sử, A (người gửi) muốn gửi 1 BTC cho B (người nhận). A biết khóa công khai của B và sử dụng nó để mã hóa giao dịch. B nhận giao dịch và giải mã việc chuyển 1 BTC của A bằng khóa cá nhân của mình. B nên là người duy nhất có thể cho phép giao dịch vì không ai khác biết khóa riêng của B.

Khi nói đến tiền kỹ thuật số, khóa riêng là thứ bạn sở hữu về mặt vật lý. Nó chứng minh quyền quản lý tài sản kỹ thuật số của bạn và cho phép bất kỳ giao dịch nào. Ai biết khóa này có thể chi tiêu các khoản tiền liên quan.

Sự khác biệt giữa khóa công khai và khóa riêng tư

Sự khác biệt giữa khóa công khai và khóa riêng tư

Mục tiêu của cả khóa riêng tư và khóa công khai là xác minh rằng một giao dịch nhất định đã được chi tiêu bởi bên đã ký nó và không bị giả mạo ngoài luồng. Mặc dù cả hai loại mã hóa đều phục vụ một mục đích giống nhau, nhưng chúng vẫn có nhiều điểm khác nhau. Dưới đây là những điểm khác biệt của 2 loại khóa này:

• Thuật toán và cơ chế: Trong mã hóa khóa công khai, phải có hai khóa riêng biệt để mã hóa và giải mã. Khóa riêng tư chỉ dành cho chủ sở hữu, trong khi khóa công khai có sẵn cho bất kỳ ai. Cần có một khóa để truyền giữa hai bên liên quan đến mật mã khóa đối xứng. Cùng một khóa riêng được sử dụng để mã hóa và giải mã thông tin. Nó được chia sẻ giữa người gửi và người nhận một tin nhắn được mã hóa.
• Performance: Cơ chế khóa riêng nhanh hơn nhiều so với khóa công khai. Đó là bởi vì khóa riêng chỉ yêu cầu một khóa trong khi khóa công khai yêu cầu hai khóa.
• Sự riêng tư: Khóa riêng tư sẽ đảm bảo giữ bí mật và không được tiết lộ cho bất kỳ ai ngoài chủ sở hữu của ví. Sau khi bị mất, khóa cá nhân không thể khôi phục và tệp được mã hóa sẽ không thể sử dụng được. Thông thường, các khóa này rất khó nhớ vì nó liên quan đến các dãy số phức tạp. Tuy nhiên, sự an toàn của khóa cá nhân hoàn toàn phụ thuộc vào chủ sở hữu của nó. Đó là lý do tại sao phương pháp tốt nhất để giữ an toàn cho các khóa riêng tư của bạn là thiết bị lưu trữ ngoại tuyến. Mặt khác, khóa công khai được mở cho tất cả người dùng và sẽ có sẵn khi tìm kiếm. Không có khả năng bị mất khóa công khai.
• Chữ ký kỹ thuật số: Nội dung web có thể được ký điện tử bằng khóa cá nhân của người dùng và được xác minh bằng khóa công khai của người dùng. Điều đó giúp dễ dàng xác định người gửi tin nhắn trong mạng và xác nhận rằng danh tính đáng tin cậy đã gửi tin nhắn.

Ngoài ra chữ ký kỹ thuật số cung cấp các lợi ích bảo mật nhất định như:

• Xác thực: Nó chứng minh nếu tin nhắn hoặc người dùng là hợp pháp hay không vì giả mạo là không thể.
• Không phủ định: Người gửi tin nhắn không thể từ chối chữ ký sau khi giao tiếp.
• Tính chính trực: Chữ ký đóng vai trò như một sự đảm bảo rằng thông điệp đã nhận không bị thay đổi.

>> Xem thêm: Chữ ký kỹ thuật số trong blockchain là gì? 5 thuật toán digital signature cần biết

• Mã hóa và giải mã: Nội dung được mã hóa bằng khóa công khai của người dùng và chỉ có thể được giải mã bằng khóa riêng của nó. Đó là cách duy nhất để chuyển đổi thông điệp trở lại.

Mã hóa cung cấp các lợi ích bảo mật sau:

• Quyền riêng tư: Không thể truy cập trái phép. Bảo mật đạt được bằng cách sử dụng khóa riêng tư mà chỉ chủ sở hữu của nó biết và không ai khác.
• Tính chính trực: Quá trình mã hóa với khóa công khai bảo mật đảm bảo rằng tin nhắn nhận được không bị thay đổi.

Mật mã khóa công khai được sử dụng trong một số lượng lớn các giao thức và định dạng dữ liệu, được thực hiện bởi một loạt các ứng dụng và phần mềm hệ thống. Điều đó bao gồm giao thức SSL, SSH, tệp PDF được ký kỹ thuật số, OpenPGP, S/MIME,… Nó được áp dụng rộng rãi cho các chương trình phần mềm, chẳng hạn như trình duyệt, để đảm bảo kết nối an toàn trong các mạng không an toàn. Mật mã không đối xứng tạo thành cơ sở cho thuật toán blockchain, tạo thành cơ sở cho tất cả các loại tiền kỹ thuật số.

Lợi ích và hạn chế của mã hóa khóa công khai và riêng tư

Ưu điểm

Áp dụng công nghệ mã hóa khóa cá nhân là một cách tuyệt vời cho bất kỳ doanh nghiệp nào để bảo vệ thông tin quan trọng khỏi những con mắt tò mò. Bất kể bạn chọn phương pháp mã hóa đối xứng hay không đối xứng. Cả hai đều có những ưu điểm và nhược điểm như bất kỳ công nghệ nào khác.

Tuy nhiên, mã hóa đối xứng nhanh hơn và dễ thực hiện hơn. Hệ thống thực hiện một phương trình toán học duy nhất, có thể đảo ngược để mã hóa hoặc giải mã một tệp. Đó là lý do tại sao phương pháp này yêu cầu ít tài nguyên máy tính hơn so với mã hóa không đối xứng.

Đồng thời, trong khi mã hóa khóa riêng cung cấp mức độ bảo mật cao hơn nhiều, nó vẫn có một số điểm hạn chế. Vấn đề chính liên quan đến phương pháp này là vấn đề giao thông trọng điểm. Nó liên quan đến các hình thức giao tiếp không an toàn để truyền khóa. Thật rủi ro khi cho phép các bên thứ ba được cấp quyền truy cập vào khóa mở khóa dữ liệu. Phương pháp này không thể đảm bảo nguồn gốc và tính xác thực của thông điệp và có thể gây ra một số vấn đề nếu có tranh chấp hoặc nghi ngờ.

Nếu người dùng muốn tách biệt dữ liệu hoặc tiền giữa các nhóm, thì cần phải tạo và quản lý nhiều khóa riêng. Quá nhiều khóa không thuận tiện và một khóa chia sẻ mới với mọi bên khác nhau có thể làm tăng độ mất an toàn.

Nhược điểm

Những nhược điểm của phương pháp này có liên quan đến một số điểm yếu nghiêm trọng đó chính là việc mất khóa cá nhân sẽ dẫn đến hậu quả tồi tệ. Điều đó có nghĩa là không ai có thể giải mã dữ liệu nhận được. Về tiền kỹ thuật số, chủ sở hữu ví sẽ không thể truy cập vào ví của mình nếu khóa riêng bị mất.

Khi nào nên chọn khóa công khai hoặc khóa riêng tư?

Khi nào nên chọn khóa công khai hay khóa riêng tư?

Việc lựa chọn phương thức mã hóa khác nhau tùy thuộc vào sở thích và sự tiện lợi của người dùng. Mã hóa đối xứng có lợi nếu bạn coi trọng tốc độ và bảo vệ dữ liệu hơn phần còn lại. Ví dụ: Tiêu chuẩn mã hóa nâng cao (AES) được thông qua thuật toán mã hóa đối xứng được sử dụng bởi nhiều công ty và tổ chức lớn như Apple và Microsoft. 

Bên cạnh đó, nếu bạn tập trung vào việc lưu trữ dữ liệu, mã hóa đối xứng là lý tưởng. Nó hoạt động tốt nếu dữ liệu mã hóa được lưu trữ trên một thiết bị và dữ liệu đó không được chuyển. 

Mật mã không đối xứng sẽ là lựa chọn ưu tiên của bạn nếu ưu tiên tăng cường bảo mật hơn tốc độ và sức mạnh tính toán. Điều quan trọng nữa là khi cần xác minh danh tính, vì mật mã đối xứng không hỗ trợ. Công nghệ blockchain dựa trên xác nhận danh tính để cho phép giao dịch. Do đó, các nhà đầu tư và giao dịch tiền điện tử sẽ thích điều này hơn.

Kết luận

Tóm lại, khi chúng ta đang sống trong thời kỳ số hóa, việc lưu trữ và bảo mật dữ liệu ngày càng trở nên quan trọng. Vì thế hãy trang bị cho bản thân những kiến thức cần thiết về mã hóa khóa công khai và riêng tư càng sớm càng tốt. Hy vọng bài viết trên sẽ mang đến nhiều thông tin hữu ích đến với các bạn và đừng quên follow Website BlockchainWork để cập nhật thêm nhiều thông tin thú vị nhé!

BlockchainWork tổng hợp

• Tìm hiểu thêm về BlockchainWork tại website: https://blockchainwork.net/
• Ứng viên nắm bắt cơ hội việc làm tại đây: https://blockchainwork.net/candidate-signup
• Nhà tuyển dụng kết nối các tài năng trẻ tại đây: https://blockchainwork.net/employer-signup

>> Có thể bạn quan tâm:

• Cơ chế đồng thuận (consensus mechanism) trong blockchain là gì?
• Double Spending là gì? 2 cách để ngăn chặn Double Spending
• Tấn công 51% (51% attack) là gì?